Chytrý materiál - Smart material

Chytré materiály, nazývané také inteligentní nebo responzivní materiály,^[1]^{[stránka potřebná ]} jsou navržené materiály, které mají jednu nebo více vlastností, které lze významně kontrolovaně měnit vnějšími podněty, jako např stres vlhkost, elektrický nebo magnetický pole, světlo, teplota, pH nebo chemické sloučeniny. Inteligentní materiály jsou základem mnoha aplikací, včetně senzory a pohony nebo umělé svaly, zejména jako elektroaktivní polymery (EAP).^[2]^{[stránka potřebná ]}^[3]^{[stránka potřebná ]}^[4]^{[stránka potřebná ]}^[5]^{[stránka potřebná ]}^[6]^{[stránka potřebná ]}^[7]^{[stránka potřebná ]}

Mezi pojmy používané k popisu inteligentních materiálů patří materiál tvarové paměti (SMM) a technologie tvarové paměti (SMT).^[8]

Typy

Existuje celá řada typů inteligentních materiálů, které jsou již běžné. Některé příklady jsou následující:

Piezoelektrický materiály jsou materiály, které při působení napětí vytvářejí napětí. Vzhledem k tomu, že tento efekt platí také obráceně, bude napětí ve vzorku vytvářet napětí uvnitř vzorku. Mohou být proto vyrobeny vhodně navržené konstrukce vyrobené z těchto materiálů, které se při působení napětí ohýbají, rozšiřují nebo smršťují.
Slitiny s tvarovou pamětí a polymery s tvarovou pamětí jsou materiály, u kterých lze vyvolat a obnovit velkou deformaci teplotními změnami nebo změnami napětí (pseudoelasticity ). Účinek tvarové paměti je důsledkem martenzitické změny fáze a indukované elasticity při vyšších teplotách.
Fotovoltaické materiály nebo optoelektronika převést světlo na elektrický proud.
Elektroaktivní polymery (EAP) mění svůj objem napětím nebo elektrickým polem.
Magnetostrikční materiály vykazují změnu tvaru pod vlivem magnetického pole a také vykazují změnu své magnetizace pod vlivem mechanického napětí.
Paměť magnetického tvaru slitiny jsou materiály, které mění svůj tvar v reakci na významnou změnu magnetického pole.
Chytré anorganické polymery zobrazující laditelné a responzivní vlastnosti.
Polymery citlivé na pH jsou materiály, které mění objem, když se mění pH okolního média.
Polymery reagující na teplotu jsou materiály, které podléhají změnám při teplotě.
Halochromní materiály jsou běžně používané materiály, které mění svou barvu v důsledku změny kyselosti. Jedna navrhovaná aplikace je pro barvy, které mohou změnit barvu, aby to naznačovaly koroze v kovu pod nimi.
Chromogenní systémy měnit barvu v reakci na elektrické, optické nebo tepelné změny. Tyto zahrnují elektrochromní materiály, které mění svou barvu nebo krytí při použití napětí (např. displeje z tekutých krystalů ), termochromní materiály mění barvu v závislosti na jejich teplotě a fotochromní materiály, které mění barvu v reakci na světlo - například citlivé na světlo sluneční brýle které při vystavení jasnému slunečnímu světlu ztmavnou.
Ferrofluidy jsou magnetické kapaliny (ovlivněné magnety a magnetickými poli).
Fotomechanické materiály změnit tvar při vystavení světlu.
Polykaprolakton (polymorf) lze formovat ponořením do horké vody.
Samoléčivé materiály mají přirozenou schopnost opravit poškození způsobené běžným používáním, čímž prodlužují životnost materiálu.
Dielektrické elastomery (DE) jsou inteligentní materiálové systémy, které pod vlivem vnějšího elektrického pole produkují velké kmeny (až 500%).
Magnetocalorické materiály jsou sloučeniny, které podléhají reverzibilní změně teploty po vystavení měnícímu se magnetickému poli.
Inteligentní samoléčivé povlaky se hojí bez lidského zásahu.^[9]^[10]
Termoelektrické materiály se používají k výrobě zařízení, která převádět teplotní rozdíly na elektřinu a naopak.
Chemoresponzivní materiály měnit velikost nebo objem pod vlivem vnější chemické nebo biologické sloučeniny.^[11]

Inteligentní materiály mají vlastnosti, které reagují na změny v jejich prostředí. To znamená, že jedna z jejich vlastností může být změněna vnějšími podmínkami, jako je teplota, světlo, tlak, elektřina, napětí, pH nebo chemické sloučeniny. Tato změna je reverzibilní a lze ji mnohokrát opakovat. Existuje široká škála různých inteligentních materiálů. Každá nabízí jiné vlastnosti, které lze změnit. Některé materiály jsou velmi dobré a pokrývají širokou škálu šupin.

Viz také

Reference

^ Bengisu, Murat; Ferrara, Marinella (2018). Materiály, které se pohybují: inteligentní materiály, inteligentní design. Springer International Publishing. ISBN 9783319768885.
^ Shahinpoor, Mohsen; Schneider, Hans-Jorg, eds. (2007). Inteligentní materiály. Publikování RSC. ISBN 978-0-85404-335-4.
^ Schwartz, Mel, ed. (2002). Encyklopedie inteligentních materiálů. John Wiley and Sons. ISBN 9780471177807.
^ Nakanishi, Takashi (2011). Supramolekulární měkká hmota: aplikace v materiálech a organické elektronice. John Wiley & Sons. ISBN 9780470559741.
^ Gaudenzi, Paolo (2009). Inteligentní struktury: fyzické chování, matematické modelování a aplikace. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-05982-1.
^ Janocha, Hartmut (2007). Adaptronics a inteligentní struktury: základy, materiály, design a aplikace (2. přepracované vydání). Springer. ISBN 978-3-540-71967-0.
^ Schwartz, Mel (2009). Chytré materiály. CRC Press. ISBN 9781420043723.
^ Mohd Jani, Jaronie; Leary, Martin; Subic, Aleksandar; Gibson, Mark A. (duben 2014). "Přehled výzkumu slitin s tvarovou pamětí, aplikací a příležitostí". Materiály a design. 56: 1078–1113. doi:10.1016 / j.matdes.2013.11.084.
^ Tatiya, Pyus D .; Hedaoo, Rahul K; Mahulikar, Pramod P .; Gite, Vikas V. (16. ledna 2013). „Nové mikrokapsle polymočoviny využívající dendritický funkční monomer: syntéza, charakterizace a její použití v samoléčivých a antikorozních polyuretanových nátěrech“. Výzkum průmyslové a inženýrské chemie. 52 (4): 1562–1570. doi:10.1021 / ie301813a.
^ Chaudhari, Ashok B .; Tatiya, Pyus D .; Hedaoo, Rahul K .; Kulkarni, Ravindra D .; Gite, Vikas V. (16. července 2013). „Polyuretan připravený z polyesterových olejů Neem Oil pro samoléčivé antikorozní nátěry“. Výzkum průmyslové a inženýrské chemie. 52 (30): 10189–10197. doi:10.1021 / ie401237s.
^ Chemoresponzivní materiály / stimulace chemickými a biologickými signálySchneider, H.-J .; Ed :, (2015)The Royal Society of Chemistry, Cambridge https://dx.doi.org/10.1039/97817828822420

externí odkazy

Série knih o inteligentních materiálech, Royal Society of Chemistry

[1] Bengisu, Murat; Ferrara, Marinella (2018). Materiály, které se pohybují: inteligentní materiály, inteligentní design. Springer International Publishing. ISBN 9783319768885.

[2] Shahinpoor, Mohsen; Schneider, Hans-Jorg, eds. (2007). Inteligentní materiály. Publikování RSC. ISBN 978-0-85404-335-4.

[3] Schwartz, Mel, ed. (2002). Encyklopedie inteligentních materiálů. John Wiley and Sons. ISBN 9780471177807.

[4] Nakanishi, Takashi (2011). Supramolekulární měkká hmota: aplikace v materiálech a organické elektronice. John Wiley & Sons. ISBN 9780470559741.

[5] Gaudenzi, Paolo (2009). Inteligentní struktury: fyzické chování, matematické modelování a aplikace. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-05982-1.

[6] Janocha, Hartmut (2007). Adaptronics a inteligentní struktury: základy, materiály, design a aplikace (2. přepracované vydání). Springer. ISBN 978-3-540-71967-0.

[7] Schwartz, Mel (2009). Chytré materiály. CRC Press. ISBN 9781420043723.

[8] Mohd Jani, Jaronie; Leary, Martin; Subic, Aleksandar; Gibson, Mark A. (duben 2014). "Přehled výzkumu slitin s tvarovou pamětí, aplikací a příležitostí". Materiály a design. 56: 1078–1113. doi:10.1016 / j.matdes.2013.11.084.

[9] Tatiya, Pyus D .; Hedaoo, Rahul K; Mahulikar, Pramod P .; Gite, Vikas V. (16. ledna 2013). „Nové mikrokapsle polymočoviny využívající dendritický funkční monomer: syntéza, charakterizace a její použití v samoléčivých a antikorozních polyuretanových nátěrech“. Výzkum průmyslové a inženýrské chemie. 52 (4): 1562–1570. doi:10.1021 / ie301813a.

[10] Chaudhari, Ashok B .; Tatiya, Pyus D .; Hedaoo, Rahul K .; Kulkarni, Ravindra D .; Gite, Vikas V. (16. července 2013). „Polyuretan připravený z polyesterových olejů Neem Oil pro samoléčivé antikorozní nátěry“. Výzkum průmyslové a inženýrské chemie. 52 (30): 10189–10197. doi:10.1021 / ie401237s.

[11] Chemoresponzivní materiály / stimulace chemickými a biologickými signálySchneider, H.-J .; Ed :, (2015)The Royal Society of Chemistry, Cambridge https://dx.doi.org/10.1039/97817828822420

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]